Система источников питания постоянного напряжения с групповой защитой

лц.тЫ-йъ-м О ПИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 140279 (21) 2722950/24-07с присоединением заявки Мо(5 г)М. Кл, С 05 Е 1/58 Государственный комитет СССР по делам иэобретений и открытий(54) СИСТЕМА ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ГРУППОВОЙ ЗАЩИТОЙИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в радиотехнической и радиоэлектронной аппаратуре самого различного назначения в качестве многоканального устройства электропитания вторичных напряжений.Известен источник электропитания, содержащий по меньшей мере несколько стабилизаторов постоянного напряже ния, снабженных датчиками защиты по перегрузке, и исполнительный орган (общий для всех источников питания), имеющий выходной элемент - коммутатор в виде электромагнитного 15 реле, каждый замыкающийся контакт которого (по количеству источников питания) включен в одну из последовательных цепочек: переход эмиттер-база регулирующего транзисто ра - диод развязки - дополнительный источник питания )Ц .Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является система ис точников питания постоянного напряжения с групповой защитой, содержащая по меньшей мере два источника питания, к выходу каждого из которых подключен соответствующий дат-30 чик защиты, реле времени, выходыкаждого из которых подключены кразрешающим входам соответствующихдатчиков защиты, элементы индикациипо числу источников питаиия, блок автоматического управления, выполненный по меньшей мере из двух аналогичных для каждого источника питаниясекций, каждая иэ которых состоитиэ тиристорного оптрона обмена сигналом защиты, светодиод которогопоследовательно с тиристором выходного оптрона датчика защиты и резистором для ограничения тока этихсветодиода и тиристора соединен свыводами для подключения питанияблока автоматического управления,тиристорного оптрона выдачи сигналанеисправности, один иэ выводов тиристора которого соединен с выходомдля подключения элемента индикациии транзистора, коллектор котороговместе с одним из выводов тиристораоптрона обмена сигналом защиты подключен к соединенному с его светодиодом. выводом питания, а второй выводтиристора этого оптрона через двапоследовательно включенных диодазащиты, общая точка которых подключена к первой шине обмена, одноврЕУказанный недостаток делает сис" тему малонадежной. Можно осуществить автоматический контроль источника питания блока автоматического управления, но это дополнительно усложнило бы устройство и вновь возник бы вопрос о гарантии работоспособности этого элемента контроля, поэтому такое решение нецелесообразно. Кроме того, наличие источника питания для блока автоматического управления (и реле времени) усложняет (делает невозможным) выполнение устройства в виде отдельных конструктивно законченных источников питания, датчи" ка защиты, реле времени одной секции блока автоматического управления и элемента индикации, так как для их работы требуется отдельный, общий для всех, источник питания, без под" ключения которого (или при неисправности) работа устройства защиты невозможна. 5 О бО менно соединен с разрешающим входом источника питания, относящегося к данной секции, и через реэистор - с базой укаэанного транзистора, соединенной, кроме того, через развязывающий диод индикации со второй ши ной обмена, при этом эмиттер этого транзистора через светодиод тиристорного оптрона выдачи сигнала неисправности и через ограничивающий резистор тока светодиода этого оптрона соединен с выводом для подключения питания блока автоматического управления, про тивоположным тому, который соединен с коллектором транзистора, причем укаэанный разрешающий вход источника питания и управляющий вход реле вре- ,15 мени через два диода схемы ИЛИ, выпол" ненной на трех диодах, соединены с выводом для подключения элементов меатного, внешнего или программного управления 2 . 20Однако .в эту систему входит источник питания, от которого осуществляется питание блока автоматическогоуправления и реле времени, кроме того, наличие этого источника усложняет 25устройство, при его применении возникает затруднение, связанное с тем,что, если в процессе работы указанныйисточник отказал или был заведомонеисправлен еще до включения (исчезло 30его выходное напряжение или оно отсут-ствует сразу при включении), то всеконтролируемые защитой источники питания будут работать, а защита не будет работать и более того этот факт 35останется незамеченным до тех пор,пока не возникнет потребность в срабатывании защиты и не станет очевидным факт невыполнения ею своих функций как по выключению отказавшегоблока питания, так и остальных,включенных с ним в систему групповой защиты. Цель - повешение надежности за счет обеспечения блока автоматического управления контролируемым питанием.Это достигается тем, что входы всех источников питания подключены к общей сети пОстоянного напряжения, цепи питания каждой пары реле времени и датчика защиты подключены к указанной сети через предохранитель относящегося к ним источника питания, а выводы для подключения питания каждой секции блока автоматического управления подключены к этой же сети таким образом, что один из выводов тиристора выдачи сигнала неисправности вместе с цепью, образованной последовательно включенным эмиттером транзистора секции блока автоматического управления, светодиодом оптрона выдачи сигнала неисправности, ограничивающим резистором этого светодиода и введенным в эту цепь стабилитроном, подключен непосредственно к шине сети до предохранителя источникапитания, а резистор цепи последовательно включенных светодиода оптрона обмена сигналом защиты и тиристора выходного оптрона датчика защиты вместе с одним из выводов введенного резистора, другой вывод которого соединен с базой транзистора секции блока автоматического управления, подключен к укаэанной шине сети после предохранителя источника питания, причем второй вывод тиристора вццачи сигнала неисправности одновременно соединен с выходом для подключения элемента индикации неисправности, через введенный второй диод индикации - со второй шиной,обмена ичерез второй введенный резистор - с общей точкой светодиода оптрона обмена сигналом защиты и тиристора выходного оптрона датчика защиты, а третий. диод схемы ИЛИ секции блока автоматического управления подключен к общей точке тиристора . выходного оптрона датчика защиты и резистора. На чертежепредставлена схема системы источников питания постоянного напряжения с групповой защитой.Система содержит источники питания 1 1 (на чертеже показаны пер 1 овый и последний), входы которых подключены к общей сети постоянного напряжения, а входы датчиков защиты 2" 2" подключены к выходам источников питания 1 11 соответственно.1( разрешающим входам датчиков защиты подключены выходы реле времени 3 3" . Цепи питания реле времени 33" и датчиков защиты 2" 2" подключены к сети постоянного напряжения через предохранители 4 4", установленные в шине сети положительной полярности, В блоке автамати 765791чесыого управления 5, каждая из и секций б б относится к о номуикомплексу источника питания 1 ..1 датчика защиты 2 2 , реле времени 3 3" и элемента индикации 7 7 . Аноды светодиодов тиристорных оптронов 8 8" обмена сигналом защиты последовательно с тиристорами выходных оптронов 99" датчиков защиты и резисторами 10"10" подключены к шине сети положительной полярности через предохранители 4" 4" . Базы транзисторов 11" 11 через резисторы 12" 12" соединены соответственно с этой же шиной сети (через предохранители 4 4 ), а через резисторы 13" 13" - с ано дами тиристоров оптронов 8" 8", соединенными, в свою очередь, через развяэывающие диоды 14 141 и15 .,15 защиты с разрешающими входами источников питания 1 1 . Кро ме того, базы транзисторов 1111" через развязывающие диоды индикации 16" 16" и 17 17" соединены с одними из выводов элементов индикации (электрических лампочек) 77", катодами тиристоров оптронов 18 18- выдачи сигнала неисправности и через резисторы 19 19" - с общими точками каждых из светодиодов оптронов 8"8" и тиристоров оптронов 9"Й Выводы электрических лампочек 7 7 противоположные выводам соединенУным с катодами тиристоров 18 18 соединены с отрицательной шиной сети. Аноды тиристоров оптронов 18" 18" соединены с шивой сети положительной полярности перед предохранителем 4 4 , с этой хе шиной (перед предохранителем) через последовательно соединенные в каждой секции блока автоматического управления стабили троны 20 20 , резисторы 21 21 и светодиоды оптронов 18 18 соединены эмиттеры транзисторов 11" 11" . Коллекторы транзисторов 11 11 вместе с катодами свето диодов и тиристоров оптронов 8" 8" подключены к шине сети отрицательной полярности. точки А 1 А", являющиеся общими точками развязывающих диодов 14 14", 15" 15"защиты, соединены с первой шиной обмена 22, а общие точки Б Б раэвязываю 1 ищих диодов 16"16", 17"17" индикации соединены со второй шиной обмена 23, В каждой секции блока автоматического управления схема ИЛИ 55 24" 24" катодами ее диодов 25"251 26" 2 б" и 2727" подключена к ключам элементов местного, внешнего и программного управления, а анодами Соединена с разрешающим входом ис- до точника питания 11 ..1 , общей точкой тиристора оптрона 99 и резистора 10"10 и , а также с управляющим входом реле времени 31 Зп соответственно. 65 При срабатывании датчика защиты, относящегося к одному из источников питания (например, первому),за счет гока по цепи: резистор 10" (в секции 6" блока автоматического управления ,5) - тиристор оптрона 9 - светодиод оптрона 81 создается подсвет тиристора этого оптрона, и он срабатывает. Далее напряжение отрицательной полярНости через тиристор оптрона 8 и циоды 14" и 15" поступает на разреающий вход источника питания 1, зарещая его работу. Одновременно сигнал запрета через диод 14 ., точку А пину обмена 22, точки АА и циоды 1515 поступает на разреимающие входы источников питания 11, и все эти источники такж выключаются. Отрицательное напряже с анода тиристора оптрона 8 посту пает также на базу транзистора 11" повторяясь на его эмиттере, создае ,ток через последовательно включенн; светодиод оптрона 18", резистор 21 и стабилитрон 20", благодаря чему срабатывает и тиристор оптрона 18 ток которого от шины сети положительной полярности пройдет по электрической лампочке 7" . После этого за счет возникшего тока от резистора 13 через диоды 16 и 17" на катод тиристора оптрона 18" потенциал базы транзистора 11 станет близким к потенциалу шины сети положительной полярности и ток цепи эмиттера этого транзистора, а значит и ток через светодиод оптрона 18 прекратится, Состояние тиристора этого оптрона не изменится, он по-прежнему будет оставаться включенным, но иэ-за наличия связи между диодом 17 и диодами 16 16" по точкам Б" Б" (по шине обмена 23) срабатывание опгронов 18 18", которое было бы .возМожным после срабатывания оптронов 8 8", обсусловленного срабатыванием датчиков защиты 22" по минимальному пределу за счет спадения напряжения источников питания 1 1, выключаемых со стороны источника питания 1" по шине обмена 22, теперь становится невозможным. Работа элементов индикации 77", которая считалась бы ложной, таким образом будет предотвращена, так как потенциал баз транзисторов 1111" через диоды 1 Р 16", 17 и тиристор оптрона 18 будет установлен положительным еще до срабатывания оптронов 8 8При нарушении целостности предохранителя 4 (например, при его перегорании) источник питания 1 прекращает работу, но вместе с тем прекращается питание датчика защиты 2 и реле времени 3", и поэтому оатрон 9 датчика защиты 21 не срабатывает, так как этот датчик уже йе сможет зафиксировать спадение напряжения источника 1 к нулю.Однако в предложенном построении схемы блока автоматического управленияоптрон 18" срабатывает независимоот срабатывания оптрона 8 , Этопроисходит потому, что на выводах5предохранителя 4 возникает разностьпотенциалов, равная напряжению сети,и база транзистора 11 через резистор 12" принимает отрицательный потенциал и через транзистор 11 идетток, обусловливающий подсвет тиристора оптрона 18" . Срабатывание этоготиристора приводит к работе элемента индикации 71 и к появлению токачерез резистор 19 и светодиод оптрона 81, в результате чего последний15срабатывает и его тиристор черездиод 14 и далее описанным путемчерез шину обмена 22 сообщает разрешающим входам источников питания1 1" отрицательный потенциал, запрещая их работу. Таким образом,оптрон 8 срабатывает и в атом случае, но только не обычным путем возбуждения его светодиода, а черезрезистор 19" от анода сработавшеготиристора оптрона 18. Проводимостьот катода тиристора оптрона 18" наанод светодиода 81 существует и привозбуждении этого светодйода токомчерез резистор 10 и сработавший тиристор оптрона 9 (обычный путь токасветодиода оптрона 9 ), но при этомона не влияет на работу оптрона 8Если перегорает предохранитель 4то цепь возбущения светодиода оптрона 8 через резистор 19" от оптрона18" оказывается единственной и именно она приводит к срабатыванию оптрона 8При нормальной работе системы обычно имеющееся незначительное падениеинапряжения на предохранителях 4 4также вызывает некоторую разницу потенциалов между базой транзисторов1111" и шиной сети положительнойполярности (имеется в виду непосредственно шина сети до предохранителя),в результате чего при достаточно высокой чувствительности одного изоптронов 18" 18" он мог бы сработать, что нарушило бы нормальную рабо-у)ту иэ-эа самовыключения системы ивозникновения ложной индикации по .той секции блока автоматическогоуправления, в которой находится сработавший оптрон. Во избежание этого вцепях эмиттеров транзисторов 11;11установлены стабилитроны 20 20тнапряжение стабилизации которых должно быть близким к максимально возможному падению напряжения на предохранителях 4"4". Наличие в цепях 601 йэмиттеров транзисторов 1111 стабилитронов 20" 20,выполняющих, какследует из вышеизложенного, роль пороговых элементов, не ухудшает работуоптронов 18 18", так как при сра батывании защиты или при сгораниипредохранителей 44" разность потенциалов, возникающая на краях каждой из цепочек, состоящей из последовательно включенных стабилитронов20" 20", резисторов 21 21" исветодиодов оптронов 18".,18", оказывается достаточной для созданиятока через эти светодиоды в допустимых для срабатывания тиристоровэтих оптронов пределах, так.как величина напряжения сети (12,6, 27или более вольт) всегда намногобольше падения напряжения на предохранителях (0,1-2 В),Схема ИЛИ 24" 24 п, имеющаясяв каждой сеКции блока автоматического управления, позволяет при замыкании ее,входа (общая точка всехтрех ее диОдов 25 25 , 26"26",2727) на шину сети отрицательнойполярности посредством ключей элементов, местного, внешнего и программного управления одновременно выклю 1чить источник питания 1 1 , за 1 3претить срабатывание оптронов 99и 8" 8" и выключить реле времени3". Запрет срабатывания указанныхоптронов нужен для того, чтобы недопустить их срабатывания во времяпереходного процесса на выходе источника питания при его выключении,а выключение реле времени требуетсядля восстановления исходного егосостояния, чтобы при последующем включении источника (отпускании ключа)реле времени вновь могло отработатьвыдержку времени для задержки включения датчика защиты по минимальному пределу на время входа источникапитания в установившийся режим.Предложенная система источниковпитания с групповой защитой болеепроста и надежна по сравнению сосвоим прототипом, так как в ней нетребуется отдельный источник дляпитания блока автоматического управления, а факт ее работоспособности(выдача нормальных выходных напряжений) со всей достоверностью свидетельствует о наличии питания на секциях блока автоматического управления, датчиках защиты и реле времени,что повышает степень гарантии выполнения защитой своих функций при выходе из строя любого источника питания системы. Проще становится и самблок автоматического управления, таккак в каждой его секции применяетсяодин транзистор вместо двух, Обеспечивается работоспособность каждойсекции блока автоматического управления при нарушении целостностипредохранителя источника питания,относящегося к этой секции, и выдача при этом данной секцией по шинам обмена сигналов отключения других источников питания системы, атакже сигнала возникшей неисправ 765791 1060 ности в данном источнике питания.Так как в предложенной системе отсутствуют какие-либо элементы, общие для всех ее каналов (имеющихпо одному источнику питания, датчику защиты, реле времени, секции блока автоматического управления и элементу индикации), и все эти каналыимеют одинаковые схемы, то легкоосуществимо выполнение этих каналовв виде отдельных блоков, которыемогут в конкретных условиях эксплуатации набираться в произвольных количествах или использоваться автономно. формула изобретения Система источников питания постоянного напряжения с групповой защитой,содержащая по меньшей мере два источника питания, к выходу каждого из которых подключен соответствующий датчик защиты, реле времени, выходыкаждого из которых подключены кразрешающим входам соответствующихдатчиков защиты, элементы индикациипо числу источников питания, блокавтоматического управления, выполненный из по меньшей мере двух аналогичных для каждого источника питания секций, каждая из которых состоит из тиристорного оптрона обменасигналом защиты, светодиод которогопоследовательно с тиристором выходного оптрона датчика защиты и резистором для ограничения тока этихсветодиода и тиристора соединен свыводами для подключения питанияблока автоматического управления,тиристорного оптрона выдачи сигналанеисправности, один из выводов тиристора которого соединен с выходомдля подключения элемента индикации,и транзистора, коллектор котороговместе с одним из выводов тиристора оптрона обмена сигналом защитыподключен к соединенному с его светодиодом выводом питания, а второйвывод тиристора этого оптрона через два последовательно включенных диода защиты, общая точка которых подключена к первой шине обмена, одновременно соединен с разрешающим входом источника питания, относящегося к данной секции, и через резистор - с базой укаэанного транзистора, соединенной, кроме того, через развязывающий диод индикации со второй шиной обмена, при этом эмиттер этого транзистора через светодиод тиристорного оптрона выдачи сигнала неисправности и через ограничивающий резистор тока светодиода этого оптрона соединен с выводом для подключения 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 питания блока автоматического управления, противоположным тому, которыйсоединен с коллектором транзистора,причем указанный разрешающий входисточника питания и управляющий входреле времени через два диода схемыИЛИ, выполненной на трех диодах, со"единены с выводом для подключенияэлементов местного, внешнего илипрограммного управления, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения надежности за счет обеспечения ее блока автоматического управления контролируемым питанием, входы всех источником питания подключенык общей сети постоянного напряжения,цепи питания каждой пары реле времени и датчика защиты подключены куказанной сети через введенный предохранитель относящегося к ним источника питания, а выводы для подключения питания каждой секции блока автоматического управления подключены кэтой же сети таким образом, что одиниз выводов тиристора выдачи сигналанеисправности вместе с цепью, образованной последовательно включеннымиэмиттером транзистора секции блокаавтоматического управления, светодиодом оптрона выдачи сигнала неисправности, ограничивающим резистор этогосветодиода и введенным в эту цепьстабилитроном, подключен непосредственно к шине сети до предохранителя источника питания, а резисторцепи последовательно включенных светодиода оптрона обмена сигналом защиты и тиристора выходного оптронадатчика защиты вместе с одним извыводов введенного резистора, другойвывод которого соединен с базойтранзистора секции блока автоматического управления, подключен к указанной шине сети после предохранителя источника питания, причем второй вывод тиристора выдачи сигналанеисправности одновременно соединенс выходом для подключения элементаиндикации неисправности, через введенный второй диод индикации - совторой шиной обмена и через второйвведенный резистор - с общей точкой светодиода оптрона обмена сигналом защиты и тиристора выходногооптрона датчика защиты, а третийдиод схемы ИЛИ.секции блока автоматического управления подключенк общей точке тиристора выходногооптрона датчика защиты и резистора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 441554, кл. 0 05 Г 1/58, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР Р 651330, кл. О 05 Е 1/58, 1977.выгод п Сета Иы год ключам глементоВ местногоевнего или програмного унра 8 лен К ключам глементоВ местнога, некиего или нрограмного унраВлени Составитель С.Горбачева Редактор В.фельдман Техред И. Кузьма Корректор О.Ковинскаясн СР филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Заказ 6508/44 Тираж ВНИИПИ Госуд по делам 113035, Москва, 956рствезобреЖ,Нодпи ного комитета СС ений и открытий Раушская наб., д.